DE3107604C2

DE3107604C2 - Anordnung bei induktiv beeinflußbaren Schienenkontakten

Info

Publication number: DE3107604C2
Application number: DE19813107604
Authority: DE
Inventors: Harald Dipl.-Ing. 3300 Braunschweig Schmidt
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1981-02-27
Filing date: 1981-02-27
Publication date: 1982-12-16
Also published as: DE3107604A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung bei induktiv beeinflußbaren Schienenkontakten im Eisenbahnwesen, die aus mindestens je einem auf der einen Seite einer Fahrschiene angeordneten Sender für hochfrequente elektromagnetische Schwingungen und einem zugeordneten, auf Amplitudenänderungen der elektromagnetischen Schwingungen reagierenden Empfänger auf der anderen Seite der Fahrschiene bestehen und bei denen zwischen Sender und Empfänger ein Abschirmblech aus magnetisch schlecht, elektrisch aber gut leitendem Material angeordnet ist.

Eine derartige Anordnung ist aus der DE-PS 10 63 199 bekannt. Dort besteht der Schienenkontakt aus einer auf der einen Seite einer Eisenbahnschiene zwischen Schienenkopf und Schienenfuß angeordneten Sendespule und einer mit dieser zusammenwirkenden Empfangsspule, die auf der anderen Seite der Schiene angeordnet ist. Das sich um die Sendespule aufbauende Magnetfeld induziert bei freiem Gleis in der Empfangsspule eine Wechselspannung, deren Amplitude im wesentlichen durch die Ausbildung und Anordnung der beiden Spulen bedingt ist. Beim Vorüberlaufen eines Fahrzeugrades ändert sich die Kopplung zwischen der Sende- und der Empfangsspule in der Weise, daß sich die Amplitude der in der Empfangsspule induzierten Wechselspannung vorübergehend erhöht. Diese Spannungsänderung läßt sich, gegebenenfalls im Zusammenwirken mit weiteren Sende- und Empfangseinrichtungen, in Achszählimpulse umsetzen.

In der Einrichtung nach der DE-PS 10 63 199 sind die miteinander gekoppelten Sende- und Empfangsspulen so angeordnet, daß die der Schiene abgekehrten Enden der Spulen tiefer liegen als die der Schiene zugekehrten Enden. Bei dieser Anordnung schließen sich die magnetischen Feldlinien bei freiem Gleis zjm Teil über dem Schienenkopf und zum Teil unter dem Schienenfuß, ι Durch ein vorüberlaufendes Fahrzeugrad wird im wesentlichen nur der über den Schienenkopf führende Teil des sich zwischen Sende- und Empfangsspule aufbauenden Magnetfeldes beeinflußt: die Stärke des unter dem Schienenfuß vorhandenen Magnetfeldes ι bleibt nahezu konstant Um nun die Ansprechempfindlichkeit eines derartigen Schienenkontaktes beim Vorüberlaufen eines Fahrzeugrades anzuheben, ist es durch die DE-PS 10 63 199 bereits bekannt, unterhalb der beiden Spulen Abschirmbleche aus magnetisch nicht, elektrisch aber gut leitendem Material anzuordnen. Hierdurch wird der unterhalb der Schiene verlaufende Flußanteil des induktiven Wechselfeldes zwischen Sende- und Empfangsspule infolge Wirbelstrombildung wesentlich geschwächt so daß die Höhe der in der Empfangsspule induzierten Spannung und damit die Spannungsänderung beim Befahren des Schienenkontaktes allein abhängig ist von dem sich über dem Schienenkopf schließenden Magnetfeld.

Bei der fortschreitenden Elektrifizierung des Bahnbetriebes fließen über die Fahrschienen teilweise erhebliche Bahnströme. Diese Bahnströme beeinflussen infolge der sich um die Fahrschienen aufbauenden Magnetfelder in unerwünschter Weise auch die Empfangsspulen der an den Fahrschienen angebrachten Schienenkontakte. Es ist daher sicherzustellen, daß die durch die in den Schienen fließenden Bahnströme hervorgerufene Beeinflussung der Empfangskreise von Schienenkontakten deutlich verschieden ist von der durch ein vorüberlaufendes Fahrzeugrad veranlaßten Beeinflussung. Dies erreicht man bislang im wesentlichen dadurch, daß man die Schienenkontakte mit erheblich von der Bahnfrequenz abweichenden Frequenzen betreibt und mindestens in den Empfangskreisen der Schienenkontakte auf diese abweichenden Frequenzen abgestimmte Filter vorsieht sowie gegebenenfalls durch Anordnung von hochpermeablen, magnetisch leitenden Leitblechen, welche die durch den Bahnstrom aufgebauten Stormagnetfelder von den Empfangsspulen der Schienenkontakte fernhalten sollen (DE-OS 29 15 463). Bei vielen Schienenkontakten sind die Sende- und Empfangsspulen etwa senkrecht auf dem Schienensteg stehend in unterschiedlicher Höhe angeordnet. Bei dieser Anordnung der Sende- und Empfangsspulen schließt sich ein Teil der zwischen ihnen verlaufenden magnetischen Feldlinien auch über die Fahrschiene selbst, wobei die Feldlinien wegen des Skin-Effektes im wesentlichen entlang der Schienenoberfläche verlaufen. Die auf der Empfangsseite des Schienenkontaktes induzierte Wechselspannung ist damit u. a. auch abhängig von der Permeabilität des für die Fahrschiene verwendeten Werkstoffes. Diese Permeabilität ändert sich infolge des in der Schiene fließenden, überwiegend niederfrequenten Bahnstromes laufend, weil dieser Bahnstrom das ferromagnetische Material der Schiene abhängig von seiner Phasenlage ständig ummagnetisiert. Hierdurch ändert der Bahnstrom entsprechend der Magnetisierungskennlinie des Schienenmaterials die magnetische Feldstärke des vom Sendeteil des Schienenkontaktes kommenden Magnetfeldes am Ort des Empfängers und damit die Signalspannung im Empfänger periodisch mit der doppelten Frequenz des Bahnstromes. Diese Spannungsschwankungen können durchaus in der Größenordnung der beim Befahren

eines Schienenkontaktes auftretenden Spannungsanderungen liegen; auf jeden Fall beeinträchtigen sie '.rheblich die Ansprechsicherheit der Schienenkontakte.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Anordnung der im Oberbegriff des Patentar Spruches 1 angegebenen Gattung so auszubilden, daß die durch den in einer Fahrschiene fließenden Bahnstrom bewirkten unvermeidbaren Permeabilitätsänderungen des Schienenmaterials keinen nennenswerten Einfluß mehr auf die in den Schienenkontakt-Empfängern induzierten Spannungen i-öben.

Die Erfindung löst diese Aufgabe duroh die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale. Zweckmäßige Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Anordnung sind in den Unteransprüchen angegeben und in der nachstehenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 eine bekannte Anordnung der Sende- und Empfangsspule eines Schienenkontaktes, in

Fig. 2 die Anordnung des nach der Erfindung vorgesehenen Abschirmbleches und in

F i g. 3 eine perspektivische Darstellung einer Fahrschiene im Bereich eines Achszählpunktes mit zwei Schienenkontakien.

Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Fahrschiene t üblicher Bauart im Bereich eines Schienenkontaktes mit einer Sendespule 2 und einer Empfangsspule 3. Zwischen der Sende- und der Empfangsspule sind einige magnetische Feldlinien 4 angedeutet, von denen ein Teil auf der einen Seite in die Fahrschiene eindringt, im wesentlichen an ihrer Oberfläche entlangläuft und an der anderen Seite wieder aus der Schiene austritt und von denen ein anderer Teil über den Schienenkopf führt. Beim Vorüberlaufen eines Fahrzeugrades ändert sich kurzzeitig die Kopplung zwischen der Sende- und der Empfangsspule mit der Wirkung, daß vorübergehend in der Empfangsspule 3 eine höhere Spannung induziert wird; diese Spannungserhöhung wird in nicht dargestellten Schaltmitteln in einen Zählimpuls umgesetzt.

Durch die der Empfangsspule 3 nachgeordneten Schaltmittel kann nur erkannt werden, daß die an der Empfangsspule abgreifbare Spannung einen bestimmten Schwellwert über- oder unterschreitet; es kann jedoch nicht ohne weiteres erkannt werden, wodurch diese Spannungsänderung herbeigeführt wurde, ob durch Änderung der Kopplung zwischen Sende- und Empfangsspule beim Vorüberlaufen eines Fahrzeugrades oder durch Permeabilitätsänderungen des Schienenmaterials infolge Bahnstrombeeinflussung.

Fig.2 zeigt die nach der Erfindung ausgestaltete Anordnung. Bei dieser Anordnung ist auf der der Empfangsspule 3 zugewandten Seite der Fahrschiene 1 ein Abschirmblech 5 aus einem magnetisch schlecht, elektrisch aber gut leitenden Material angebracht, z. B. aus Aluminium, Kupfer oder Messing. Dieses Abschirmblech liegt von der Seite her an der Fahrschiene an und bedeckt dabei die Schienenaußenfläche von der Schienenunterseite des Schienenkopfes bis zur Außenkante des Schienenfußes. An der Unterseite des Schienenkopfes steht das Abschirmblech zum Empfänger hin etwas über.

Durch das nach der Erfindung vorgesehene, sich auf der Empfangsseite an eine Fahrschiene anschmiegsame Abschirmblech 5 wird ein wesentlicher Teil der bislang über die Fahrschiene geführten magnetischen Feldlinien von der Empfangsspule 3 ferngehalten. Dies wird erreicht durch FeldJinienverdrängung infolge von Wirbelstrombildung innerhalb des Abschirmbleches. Hierdurch wird erreicht, daß die bei nicht befahrenem Schienenkontakt bislang aus der Fahrschiene in etwa axialer Richtung in die Empfangsspule 3 eintretenden Feldlinien aus diesem Bereich verdrängt werden. Die Folge davon ist, daß die bislang störende niederfrequente Modulation des Nutzmagnetfeldes zwischen Sender und Empfänger infolge der durch den Bahnstrom bewirkten Permeabilitätsänderungen des Schienenmaterials weitgehend ohne Einfluß auf die an der Empfangsspule abgreifbare Signalspannung bleibt. Jedwede Spannungserhöhung in der Empfangsspule ist damit irn wesentlichen abhängig von der Änderung der Kopplung zwischen Sende- und Empfangsspule beim Vorüberlaufen eines Fahrzeugrades.

Die Anbringung des Abschirmbleches 5 an der Fahrschiene ist in F i g. 3 zu sehen. Das Abschirmblech ist mit Lochungen für die Aufnahme von Befestigungsmitteln für die Empfangsspulen 31, 32 an der Schiene 1 versehen. Über die Befestigungsmittel für die Empfänger ist das Abschirmblech 5 an der Schiene fixiert. Die seitliche Ausdehnung des Abschirmbleches 5 ist so bemessen, daß es den Bereich der jeweils zusammenwirkenden Sende- und Empfangsspulen 21, 31 bzw. 22, 32 abdeckt, in dem sich ein nennenswerter Anteil der Feldlinien über die Fahrschiene schließt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung bei induktiv beeinflußbaren Schienenkontakten im Eisenbahnwesen, die aus mindestens je einem auf der einen Seite einer Fahrschiene angeordneten Sender für hochfrequente elektromagnetische Schwingungen und einem zugeordneten, auf Amplitudenänderungen der elektromagnetischen Schwingungen reagierenden Empfänger auf der anderen Seite der Fahrschiene bestehen und bei denen zwischen Sender und Empfänger ein Abschirmblech aus magnetisch schlecht, elektrisch aber gut leitendem Material angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschirmblech (5) auf der dem Empfänger (3) zugewandten Seite der Fahrschiene (1) angeordnet ist, von der Seite her an der Fahrschiene anliegt und dabei die Schienenaußenfläche von der Unterseite des Schienenkopfes bis zur Außenkante des Schienenfußes bedeckt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschirmblech (5) an der Unterseite des Schienenkopfes über die Schienenkopfaußenseite zum Empfänger (3) übersteht.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschirmblech (5) mit Lochungen für die Aufnahme von Befestigungsmitteln für die Empfänger (3) an der Schiene (1) versehen ist.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschirmblech (5) über die Befestigungsmittel für die Empfänger (3) an der Schiene (1) fixiert ist.